难生化污水处理技术研究进展

1前言近年来，为改善生态环境，各级政府及企业投入了大量的人力、物力、财力来支持污水处理技术的开发。通过几十年的发展，目前我国在城市污水处理，低浓度、易生化污水处理技术方面已较为成熟，在含特殊污染物、高浓度、难生化降解污水处理技术研究方面发展迅速，污水处理新技术、新工艺不断涌现出来。2高级氧化法20世纪80年代兴起的高级氧化处理技术，由于能有效地处理各种形态的污染物，引起了众多研究者的广泛重视，研究取得了较大进展，部分研究成果可应用于生产实际。该技术作为一门新型的污染治理技术，在实际应用中仍存在不少难题，如有机物氧化降解的机理，如何强化氧化过程、降低处理成本，广谱的处理各种难降解有机污染物等。2.1超声氧化技术超声氧化技术的基本原理是：使足够强度的超声波(频率为2×104~4×105Hz)通过液体，在声波负压半周期时，如果声压幅值超过液体内部静压强，存在于液体中的微小气泡(空化核)就会迅速增大，在相继而来的声波正压半周期中，气泡因绝热压缩而崩溃，在崩溃瞬间产生极短暂的强压力脉冲。气泡中间会产生接近5000K的高温，压力超过500atm(1atm=101325Pa)，气泡与水的界面温度可达2000K，持续几微秒后，该热点随之冷却，并伴有强烈的冲击波(对均相液体媒质)和速度为400km/h的射流(对非均相媒质)，这就为有机物的降解创造了一个极端的物理环境。气泡崩灭的瞬间虽然仅有几微秒，但足以打开结合力强的化学键(90~100kcal/mol，1kcal=4.1868kJ)并且促进“水相燃烧”反应的发生，使H2O分解为H·和HO·。如果水中溶解有其他气体和有机物，还会被同时离解，并与自由基反应，最终生成CO2和H2O。可以看出，超声波氧化是集高级氧化、超临界氧化、热分解于一体的高级氧化处理技术[1]。超声波氧化一般在常压下进行，当反应温度小于20℃时，对反应进行有利。该技术具有去除效率高、反应时间短、操作条件温和、占地面积小等优点，并可提高废水的可生化性。此技术单独应用，可去除水中的有机物，特别是憎水性、易挥发的污染物，但运行成本较高，而对于亲水性、难挥发的有机污染物处理效果不理想。因此，在许多研究中，超声氧化技术常常与其他技术联合使用，如超声-臭氧氧化技术、超声-Fenton试剂氧化技术、超声-光催化氧化技术等。超声氧化技术目前仍处于研究阶段，该技术的工业放大应用涉及多